梁板共同工作下钢筋混凝土框架结构强震作用破坏形式仿真研究分析

摘要

框架结构在多层、高层民用建筑和多层的工业建筑被广泛地采用，其“强柱弱梁”设计可使整个结构具有较大的内力重分布和能量消耗能力，同时层间位移增大，有较好的抗震性能。但在汶川地震中，大多数框架结构很少看到“强柱弱梁”型破坏，出现的破坏多为与“强柱弱梁”设计准则相悖的“强梁弱柱”形式。
　　 本文针对钢筋混凝土框架结构由配筋对梁柱破坏产生影响的因素，如考虑板与梁共同作用、板与梁共同作用中板的有效范围、柱端弯矩增大系数等，进行调整而设计5个模型，对此进行弹塑性时程分析和静力弹塑性pushover分析。利用PKPM-EPDA程序对按我国规范设计的模型1输入5条地震波进行弹塑性动力时程分析，以了解我国现行规范中的规定在对框架结构“强柱弱梁”的破坏形式的实现情况。利用ETABS程序对5个模型进行Pushover分析以及能力谱分析，全面分析各模型在大震下的侧向变形，结构塑性铰的位置和形成过程，抗震耗能能力、结构延性以及结构的最终破坏模式等。总结各分析模型所采取的调整措施对结构抗震能力、塑性发展情况、破坏机制影响。
　　 本文将框架分析模型的梁单元设置为带有效范围板宽的T、L形截面以考虑板内钢筋参与梁抗弯的问题，得出了对在我国规范下考虑梁板共同工作进行框架设计的有益的结论和建议：1、板参与梁抗弯的作用对框架破坏形式影响大，本分析模型中，节点梁抗弯承载力之和平均增加40％;2、对于本文分析模型，不同程度地考虑板参与梁抗弯和增大框架柱弯矩增大系数等措施可以增大结构弹塑性刚度25％-50％，大大提高结构的延性，使结构弹塑性变形和破坏形式有本质性的改变；3、根据本文模型的分析结果，建议对于8度(0.29)设防烈度下的额二级框架结构设计时应将7倍板厚作为板的有效范围，将其中与梁肋平行钢筋作为与梁共同作用的受拉钢筋，并将柱端弯矩增大系数增大至1.4，如此可使结构具有良好的抗震性能，完全保证结构实现“强柱弱梁”设计目标。